Projekt lidského mozku - Human Brain Project

Projekt lidského mozku
Typ projektu Vědecký výzkum
Umístění Evropa
Majitel Evropská unie
Klíčoví lidé Paweł Świeboda , generální ředitel
Katrin Amunts , ředitel vědeckého výzkumu
Založeno 2013 ; před 8 lety ( 2013 )
webová stránka www .humanbrainproject .eu

Human Brain Project ( HBP ) je velký desetiletý vědecký výzkumný projekt, založený na exascale superpočítačích , který si klade za cíl vybudování spolupráce ICT na bázi vědecko výzkumná infrastruktura umožní vědcům v celé Evropě se jedná o předběžnou znalostí v oblasti neurověd , výpočetní, a medicína související s mozkem.

Projekt, který byl zahájen 1. října 2013, je vlajkovou lodí Evropské komise pro budoucnost a rozvíjející se technologie . HBP je koordinována École Polytechnique Fédérale de Lausanne a je z velké části financována Evropskou unií . Koordinační kancelář projektu je v Ženevě ve Švýcarsku .

Strategické cíle a organizace

Summit HBP 2013 - inaugurace projektu - se uskutečnil ve vzdělávacím centru EPFL v říjnu 2013. Setkali se na něm vědci z více než 100 partnerských institucí.

Zásadní pro přístup HBP je zkoumat mozek v různých prostorových a časových měřítcích (tj. Od molekulárních po velké sítě, které jsou základem vyšších kognitivních procesů, a od milisekund až po roky). K dosažení tohoto cíle se HBP spoléhá na spolupráci vědců z různých oborů, včetně neurovědy, filozofie a informatiky, aby využili smyčky experimentálních dat, modelování teorií a simulací. Myšlenka je taková, že empirické výsledky se používají k vývoji teorií, které pak podporují modelování a simulace, jejichž výsledkem jsou předpovědi, které jsou následně ověřeny empirickými výsledky.

Primárním cílem HBP je vytvořit výzkumnou infrastrukturu založenou na ICT pro výzkum mozku, kognitivní neurovědy a výpočetní techniku ​​inspirovanou mozkem, kterou mohou využívat vědci po celém světě.

Projekt je rozdělen do 12 dílčích projektů. Šest z nich vyvíjí platformy založené na ICT (dílčí projekty 5-10), které se skládají z prototypu hardwaru, softwaru, databází a programovacích rozhraní. Tyto nástroje jsou k dispozici výzkumným pracovníkům po celém světě prostřednictvím HBP Collaboratory . Tři podprojekty shromažďují údaje o empirické neurovědě a vytvářejí teoretické základy (dílčí projekty 1–4) a jeden je zodpovědný za etiku a společnost (dílčí projekt 12). Podprojekt 11 koordinuje projekt.

  • Organizace myšího mozku SP1: Pochopení struktury mozku myši a jeho elektrických a chemických funkcí
  • Organizace lidského mozku SP2: Pochopení struktury lidského mozku a jeho elektrických a chemických funkcí
  • Systémy SP3 a kognitivní neurověda: Pochopení toho, jak mozek plní své systémové úrovně a kognitivní funkční činnosti
  • SP4 Theoretical Neuroscience: Odvození matematických modelů na vysoké úrovni za účelem syntézy závěrů z výzkumných dat
  • Platforma neuroinformatiky SP5 : Shromažďování, organizace a zpřístupňování mozkových dat
  • Platforma simulace mozku SP6 : Vývoj datově řízených rekonstrukcí mozkové tkáně a simulačních schopností k prozkoumání těchto rekonstrukcí
  • Vysoce výkonná analytická a výpočetní platforma SP7 : Poskytuje schopnost ICT mapovat mozek v nebývalých detailech, vytvářet složité modely, spouštět velké simulace a analyzovat velké objemy dat
  • Platforma lékařské informatiky SP8 : Rozvoj infrastruktury pro sdílení údajů o nemocničním a lékařském výzkumu za účelem porozumění klastrům nemocí a jejich příslušných podpisů chorob
  • Neuromorfní výpočetní platforma SP9 : Vývoj a aplikace výpočetní technologie inspirované mozkem
  • SP10 Neurorobotics Platform: Vývoj virtuálních a skutečných robotů a prostředí pro testování mozkových simulací
  • SP11 Řízení a koordinace: Obecná koordinace projektu
  • SP12 Etika a společnost: Zkoumání etických a společenských dopadů práce HBP

Koordinátorem HBP je École Polytechnique Fédérale de Lausanne a podílí se na něm výzkumníci z více než 117 partnerských institucí v 19 zemích po celé Evropě. Mezi významné partnerské instituce patří University of Heidelberg , Forschungszentrum Jülich a University Hospital of Lausanne .

Vědecký směr zajišťují zástupci každého z dílčích projektů HBP, které tvoří Rada pro vědu a infrastrukturu (SIB). Katrin Amunts z Forschungszentrum Jülich je předsedkyní SIB. Alois Knoll z TU Munich je místopředsedou SIB pro software. Ředitelství řídí každodenní práci HBP - vede Andreas Mortensen z EPFL.

Financování

HBP je financováno generálním ředitelstvím Evropské komise pro komunikační sítě, obsah a technologie (GŘ CONNECT) v rámci rámcového programu 7. rámcového programu , programu financování výzkumu a inovací EU. Byl to jeden ze dvou počátečních stěžejních projektů Future Emerging Technologies (FET).

Projekt je rozdělen do pěti fází, z nichž každá má samostatné financování. Výzva k financování počáteční dvouapůlletinové „fáze náběhu“ projektu ve výši 54 milionů EUR byla uzavřena v listopadu 2013 a výsledky byly vyhlášeny v březnu 2014. Dvacet dva projektů ze třiceti dvou organizací bylo vybráno pro počáteční financování 8,3 milionu EUR. Fáze náběhu skončila 31. března 2016. Financování je přehodnocováno každé dva roky na základě zvláštních grantových dohod (SGA); první z nich začal v dubnu 2016 (končí v dubnu 2018) a druhý s celkovým financováním EU ve výši 88 milionů EUR počínaje dubnem 2018 (končí v březnu 2020). Celkové náklady HBP se odhadují na 1,019 miliardy EUR, z nichž 500 milionů EUR poskytne Evropská komise, 500 milionů EUR národní, veřejné a soukromé organizace a 19 milionů EUR partneři projektu Core Ramp-Up Phase.

Překážky

Jednou z hlavních překážek projektu je nesystémovost informací shromážděných z předchozího výzkumu mozku. Data neurologického výzkumu se liší podle schémat biologické organizace, studovaných druhů a vývojových fází, což ztěžuje kolektivní využití dat k replikaci mozku v modelu, který funguje jako jeden systém.

Mezi další překážky patří technické problémy zahrnující spotřebu energie, paměť a úložiště. Například podrobné reprezentace neuronů jsou velmi výpočetně nákladné a simulace celého mozku je na špici naší výpočetní kapacity.

Dopady

Projekt Human Brain se v roce 2014 přestěhoval do Campus Biotech .

Technologie generované HBP a dalšími podobnými projekty nabízejí několik možností jiným oblastem výzkumu. Například mozkový model lze použít ke zkoumání signatur onemocnění v mozku a dopadu určitých léků, což umožňuje vývoj lepších diagnostických a léčebných metod. Nakonec tyto technologie pravděpodobně povedou k pokročilejším lékařským možnostem dostupným pacientům za nižší náklady.

Podrobná simulace mozku navíc vyžaduje značný výpočetní výkon, což vede k vývoji superpočítačů a energeticky účinných výpočetních technik inspirovaných mozkem. Výpočetní vývoj lze rozšířit do oblastí, jako je dolování dat, telekomunikace, zařízení a další průmyslové využití.

Rovněž se berou v úvahu dlouhodobé etické důsledky Projektu. Projekt dodržuje zásady odpovědného výzkumu a inovací a jeho poradní výbor pro etiku je zodpovědný za sledování využívání lidských dobrovolníků, zvířecích subjektů a shromažďovaných údajů. Důsledky pro evropskou společnost, průmysl a ekonomiku zkoumá laboratoř Foresight Lab HBP pro etiku a společnost.

Kritika

Otevřený dopis zaslalo dne 7. července 2014 Evropské komisi 154 evropských výzkumných pracovníků (750 podpisů ke dni 3. září 2014), v nichž si stěžovali na příliš úzký přístup HBP a vyhrožovali bojkotem projektu. Ústředním bodem této diskuse byl interní spor o financování kognitivních vědců, kteří studují mozkové funkce na vysoké úrovni, jako je myšlení a chování. HBP však uvedl, že „není pochyb o tom, že poznání a chování jsou pro HBP životně důležité“, což vysvětluje, že v projektu byl přemístěn výzkum kognitivní neurovědy, aby se hlavní projekt mohl soustředit na budování platforem. Otevřený dopis navíc vyzval EK, aby „přerozdělila financování, které je v současné době přiděleno jádru HBP a partnerským projektům, na široké financování zaměřené na neurovědy, aby se splnily původní cíle HBP-porozumění mozkové funkci a jejímu vlivu na společnost“. HBP ve své odpovědi uvedl, že „zatímco výzkum neurovědy generuje obrovské množství cenných dat, v současné době neexistuje žádná technologie pro sdílení, organizování, analýzu nebo integraci těchto informací, kromě dokumentů a dokonce databází. HBP poskytne kritickou chybějící vrstvu pro přechod k víceúrovňové rekonstrukci a simulaci mozku “. Dodalo, že „kognitivní a behaviorální neurověda se v průběhu projektu stane nejvýznamnější složkou neurovědy v HBP. Aby se to však stalo, musí být nejprve zavedeny platformy “.

Peter Dayan , ředitel počítačové neurovědy na University College London , tvrdil, že cíl rozsáhlé simulace mozku je radikálně předčasný, a Geoffrey Hinton řekl, že „skutečným problémem tohoto projektu je, že nemají ponětí, jak získat takový velký systém se učit “. Podobné obavy týkající se metodiky projektu vznesl Robert Epstein .

HBP uvedl, že jeho členové sdílejí nejistotu kolem rozsáhlé simulace, ale že „rekonstrukce a simulace lidského mozku je vize, cíl; výhody budou plynout z technologie potřebné k tomu, abychom se tam dostali. Tato technologie vyvinutá HBP bude ku prospěchu celé neurovědy i příbuzných oborů “.

V roce 2015 prošel projekt procesem přezkoumání a tříčlenný výkonný výbor vedený Henrym Markramem byl rozpuštěn a nahrazen 22člennou správní radou.

Podle článku z roku 2019 „Evropská komise v roce 2013 udělila jeho iniciativě - Human Brain Project (HBP) - ohromující grant ve výši 1 miliardy EUR (v té době asi 1,42 miliardy USD) ... lidé, které jsem kontaktoval, se snažili pojmenovat velký přínos, který HBP v posledním desetiletí učinil. “

Viz také

Reference

externí odkazy